DE19956585A1

DE19956585A1 - Computer tomography procedure

Info

Publication number: DE19956585A1
Application number: DE19956585A
Authority: DE
Inventors: Thomas Koehler
Original assignee: Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-05-31
Also published as: EP1103220A3; JP2001187045A; US6438198B1; EP1103220A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Computertomographie-Verfahren, bei dem ein verbesserter Kompromiß zwischen Übertragungsbandbreite und Bildqualität durch folgende Schritte erzielt wird: DOLLAR A È Kombination der Signale mindestens je zweier benachbarter Detektorelemente zu je einem Meßwert DOLLAR A È zyklische Variation der Kombinationen von Strahlenquellenposition zu Strahlenquellenposition.The invention relates to a computed tomography method in which an improved compromise between transmission bandwidth and image quality is achieved by the following steps: DOLLAR A È combination of the signals of at least two adjacent detector elements each for a measured value DOLLAR A È cyclic variation of the combinations of radiation source position to radiation source position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Computertomographie-Verfahren mit den Schritten
The invention relates to a computer tomography method with the steps

- Creation of an examination area or an object located therein penetrating beam with a radiation source,
- Generation of a relative movement comprising a rotation around an axis of rotation between the radiation source on the one hand and the examination area or the Object on the other hand
- Acquisition of measured values for a large number of radiation source positions with one with the radiation source coupled detector unit, the at least one line of Detector elements includes.

Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen Computertomographen zur Durchführung des Verfahrens.The invention also relates to a computer tomograph for implementation of the procedure.

Die Zahl der Auslesekanäle bei einem Computertomographen ist mit Rücksicht auf die Kosten für die Datenakquisition, die Übertragungsbandbreite des Datenschleifrings und/oder den Datendurchsatz begrenzt, den eine Rekonstruktionseinheit verarbeiten kann. Beispielsweise müssen bei einem Computertomographen, der pro Sekunde dreimal um einen Untersuchungsbereich rotiert und bei jeder Umdrehung aus 1.400 verschiedenen Winkelstellungen Daten mit einer Detektoreinheit akquiriert, die 16 Zeilen mit je 1.000 Detektorelementen umfaßt, die Meßwerte mit einer Übertragungsbandbreite von rund 200 MByte/Sekunde übertragen und ausgewertet werden (unter der Annahme das ein Meßwert mit 3 Byte übertragen wird). Dies wäre - wenn überhaupt - nur mit einem erheblichen Aufwand möglich.The number of readout channels in a computer tomograph is taken into account Cost of data acquisition, the transmission bandwidth of the data slip ring and / or limits the data throughput that a reconstruction unit can process. For example, with a computer tomograph, the need to change three times per second an examination area rotates and with every revolution from 1,400 different ones Angular positions data acquired with a detector unit, the 16 lines with 1,000 each Detector elements comprises the measured values with a transmission bandwidth of around 200 Mbytes / second are transferred and evaluated (assuming that one Measured value is transferred with 3 bytes). This would be - if at all - only with one considerable effort possible.

Aus der GB-PS 2,005,955 ist bereits ein Computertomograph der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Signale von zwei oder mehr Detektorelementen am Rande der Detektoreinheit kombiniert werden. Auf diese Weise müssen weniger Meßwerte zu der Rekonstruktionseinheit, die aus den Meßwerten Computertomogramme rekonstruiert, übertragen werden; jedoch wird dies mit einer Verringerung der räumlichen Auflösung zumindest an den Rändern des Untersuchungsbereichs erkauft.From GB-PS 2,005,955 is already a computer tomograph of the type mentioned known in which the signals from two or more detector elements on the edge of Detector unit can be combined. In this way, fewer readings need to be made Reconstruction unit, which reconstructs computer tomograms from the measured values, be transmitted; however, this will result in a reduction in spatial resolution bought at least on the edges of the examination area.

Eine solche Kombination von Signalen würde bei Computertomographen mit der heute üblichen sogenannten "Quarter-Detector-Shift" (dabei ist die Detektoreinheit in bezug auf die Strahlenquelle und die Rotationsachse so angeordnet, daß die Projektionen der Rotationsachse auf die Detektoreinheit um ein Viertel der Breite eines Detektorelements gegenüber der Mitte der Detektoreinheit versetzt ist) zu einer weiteren Verringerung des Auflösungsvermögens führen, weil die mit der Quarter-Detector-Shift verbundenen Vorteile nicht mehr ausgenutzt werden können.Such a combination of signals would be the same with today's computer tomographs The usual so-called "quarter detector shift" (the detector unit is in relation to the radiation source and the axis of rotation are arranged so that the projections of the Axis of rotation on the detector unit by a quarter of the width of a detector element is offset from the center of the detector unit) to further reduce the Resolving power because of those associated with the quarter-detector shift Benefits can no longer be exploited.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Computertomographie-Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich ein günstigerer Kompromiß zwischen der Zahl der zu messenden/zu übertragenden und/oder zu verarbeitenden Meßwerte einerseits und der Bildqualität andererseits ergibt.The object of the present invention is to use a computed tomography method type mentioned so that there is a cheaper compromise between the number of measured values to be measured / transmitted and / or processed on the one hand and the image quality on the other.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Computertomographie-Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch folgende Schritte:
Starting from a computer tomography method of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention by the following steps:

- Combination of the signals of at least two adjacent detector elements each a measured value
- cyclical variation of the combinations of radiation source position too Radiation source position.

Die Erfindung basiert auf folgenden Überlegungen.The invention is based on the following considerations.

In einer Detektoreinheit hat jedes Detektorelement verschiedene Nachbar- Detektorelemente. Man kann also die Ausgangssignale der Detektorelemente auf verschiedene Weise miteinander kombinieren. Jede Kombination für sich allein würde, wie zuvor erläutert, zu einer Verringerung des Auflösungsvermögens führen. Wenn jedoch beim Übergang von einer Strahlenquellenposition zur nächsten von einer der erwähnten Kombinationen dynamisch auf eine andere umgeschaltet wird, so daß die Kombinationen zyklisch durchlaufen werden, dann ergibt sich nur ein geringer Verlust an räumlichen Auflösungsvermögen. Dies liegt daran, daß sich die Kombinationen so ergänzen, daß die Meßwerte sich im Radon-Raum nahezu in derselben Weise wie ohne diese Signalkombinationen verteilen.In a detector unit, each detector element has different neighboring Detector elements. So you can on the output signals of the detector elements combine different ways. Any combination on its own would like previously explained lead to a reduction in the resolving power. But when when moving from one radiation source position to the next from one of the mentioned Combinations are dynamically switched to another, so that the combinations are cycled through, there is only a small loss of spatial Resolution. This is because the combinations complement each other so that the Measured values in radon space are almost the same as without them Distribute signal combinations.

Ein Computertomograph zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 2 angegeben. Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 3 handelt es sich dabei vorzugsweise um einen solchen mit kegelförmigen Strahlenbündel ("cone beam CT"). Zwar ergeben sich die Vorteile der Erfindung auch dann, wenn die Detektoreinheit nur eine Zeile aufweist ("fan beam CT"), jedoch ist die Erfindung bei cone beam CT nötiger als bei fan beam CT.A computer tomograph for carrying out the method according to the invention is shown in Claim 2 specified. According to the embodiment according to claim 3, it is preferably around one with a conical beam ("cone beam CT"). The advantages of the invention also arise if the detector unit only has one line ("fan beam CT"), but the invention is more necessary with cone beam CT than at fan beam CT.

Eine erste Möglichkeit zur Kombination von Detektorelementen ist in Anspruch 4 angegeben. Diese Kombination der Signale aus benachbarten Spalten (aber derselben Zeile) ist gemäß Anspruch 5 vorzugsweise in Verbindung mit dem sogenannten "Quarter Detector Shift" anwendbar. Gemäß Anspruch 6 können aber auch die Signale von Detektor-Elementen aus benachbarten Zeilen miteinander kombiniert werden. Die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 4 bis 6 sind aber auch gemeinsam anwendbar.A first possibility for combining detector elements is in claim 4 specified. This combination of signals from neighboring columns (but the same Line) is preferably in connection with the so-called "quarter" Detector Shift "applicable. However, according to claim 6, the signals from Detector elements from adjacent lines can be combined with each other. The Embodiments according to claims 4 to 6 can also be used together.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 einen Computertomographen, mit dem die Erfindung ausführbar ist, Fig. 1 shows a computer tomograph with which the invention is executable,

Fig. 2a) bis 2c) eine Detektoreinheit und dabei mögliche Kombinationen von Detektorelementen, FIG. 2a) to 2c) a detector unit, while possible combinations of detector elements,

Fig. 3 die zeitliche Abfolge der verschiedenen Kombinationen in aufeinander folgenden Strahlenquellenpositionen, Fig. 3 shows the time sequence of the various combinations in successive radiation source positions,

Fig. 4a) bis 4d) die resultierende Abtastung des Radon-Raums, FIG. 4a) to 4d), the resulting sampling of the Radon space,

Fig. 5a) bis 5d) die bei einer zweiten Ausführungsform resultierende Abtastung des Radon- Raums, FIG. 5a) to 5d), the resulting in a second embodiment scan of the Radon space,

Fig. 6a) bis 6c) die bei einer dritten Ausführungsform möglichen Kombinationen und FIG. 6a) to 6c), the possible combinations in a third embodiment and

Fig. 7 eine Kombinationseinheit zur Kombination der Signale verschiedener Detektorelemente in schematischer Darstellung. Fig. 7 shows a combination unit for combining the signals of different detector elements in a schematic representation.

Der in Fig. 1 dargestellte Computertomograph umfaßt eine Gantry 1, die um eine Rotationsachse 14 rotieren kann. Dazu wird die Gantry von einem Motor 2 mit einer vorzugsweise konstanten, aber einstellbaren Winkelgeschwindigkeit angetrieben. An der Gantry 1 ist eine Strahlenquelle S. beispielsweise ein Röntgenstrahler, befestigt. Dieser ist mit einer Kollimatoranordnung 3 versehen, die aus der von der Strahlenquelle S erzeugten Strahlung ein kegelförmiges Strahlenbündel 4 ausblendet, d. h. ein Strahlenbündel, das sowohl in einer zur Rotationsachse senkrechten Ebene als auch in Richtung der Rotationsachse eine von Null verschiedene endliche Ausdehnung hat.The computer tomograph shown in FIG. 1 comprises a gantry 1 which can rotate about an axis of rotation 14 . For this purpose, the gantry is driven by a motor 2 with a preferably constant but adjustable angular velocity. A radiation source S, for example an X-ray emitter, is attached to the gantry 1 . This is provided with a collimator arrangement 3 , which fades out a conical beam 4 from the radiation generated by the radiation source S, ie a beam which has a finite dimension different from zero both in a plane perpendicular to the axis of rotation and in the direction of the axis of rotation.

Das Strahlenbündel 4 durchdringt einen Untersuchungsbereich 13, in dem sich ein Patient auf einen Patientenlagerungstisch (beides nicht näher dargestellt) befinden kann. Der Untersuchungsbereich 13 hat die Form eines Zylinders. Nach dem Durchsetzen dieses Zylinders trifft das Röntgenstrahlenbündel 4 auf einer an der Gantry 1 befestigte zweidimensionale Detektoreinheit 16, die eine Vielzahl von matrixförmig angeordneten Detektorelementen umfaßt. Jedes Detektorelement kann in jeder Strahlenquellenposition einen Meßwert für einen Strahl aus dem Strahlenbündel 4 liefern. Die Detektorelemente sind in Zeilen und Spalten angeordnet. Die Detektorzeilen befinden sich in zur Rotationsachse senkrechten Ebenen, beispielsweise auf einem Kreisbogen um die Strahlenquelle S. Die Detektorspalten verlaufen parallel zur Rotationsachse. Die Detektorzeilen enthalten in der Regel wesentlich mehr Detektorelemente (z. B. 1.000) als die Detektorspalten (z. B. 16).The beam 4 penetrates an examination area 13 in which a patient can be on a patient table (neither of which is shown in detail). The examination area 13 has the shape of a cylinder. After this cylinder has passed through, the x-ray beam 4 strikes a two-dimensional detector unit 16 fastened to the gantry 1 , which comprises a multiplicity of detector elements arranged in a matrix. Each detector element can deliver a measured value for a beam from the beam 4 in every radiation source position. The detector elements are arranged in rows and columns. The detector rows are located in planes perpendicular to the axis of rotation, for example on an arc around the radiation source S. The detector columns run parallel to the axis of rotation. The detector rows generally contain significantly more detector elements (e.g. 1,000) than the detector columns (e.g. 16).

Der mit α_max bezeichnete Öffnungswinkel des Strahlenbündels 4 (als Öffnungswinkel ist der Winkel definiert, den ein Strahl, der in einer zur Rotationsachse 14 senkrechten Ebene am Rande des Strahlenbündels 4 liegt, mit einer durch die Strahlenquelle S und die Rotationsachse definierten Ebene einschließt) bestimmt dabei den Durchmesser des Zylinders, innerhalb dessen sich das zu untersuchende Objekt bei der Äquisition der Meßwerte befinden muß. Das Untersuchungsobjekt bzw. der Patientenlagerungstisch (beides nicht dargestellt) kann mittels eines Motors 5 auch parallel zur Rotationsachse 14 verschoben werden. Die Geschwindigkeit dieses Vorschubs ist vorzugsweise konstant und einstellbar. Wenn die Motoren 5 und 2 gleichzeitig laufen, ergibt sich eine helixförmige Abtastbewegung der Strahlenquelle S und der Detektoreinheit 16. Wenn hingegen der Motor 5 für den Vorschub in Richtung der Rotationsachse still steht und der Motor 2 die Gantry rotieren läßt, ergibt sich eine kreisförmige Abtastbewegung der Strahlenquelle S und der Detektoreinheit relativ zum Untersuchungsbereich. Die Erfindung ist bei beiden Abtastbewegungen anwendbar.The opening angle of the beam bundle 4, denoted by α _max (the opening angle is defined as the angle which a beam which lies in a plane perpendicular to the axis of rotation 14 at the edge of the beam bundle 4 includes a plane defined by the radiation source S and the axis of rotation) the diameter of the cylinder within which the object to be examined must be located when the measured values are acquired. The examination object or the patient table (both not shown) can also be moved parallel to the axis of rotation 14 by means of a motor 5 . The speed of this feed is preferably constant and adjustable. If the motors 5 and 2 run simultaneously, a helical scanning movement of the radiation source S and the detector unit 16 results. If, on the other hand, the motor 5 stands still for the feed in the direction of the axis of rotation and the motor 2 rotates the gantry, there is a circular scanning movement of the radiation source S and the detector unit relative to the examination area. The invention is applicable to both scanning movements.

Die von der Detektoreinheit 16 auf der rotierenden Gantry 1 akquirierten Meßdaten werden - nachdem sie auf die erfindungsgemäße Weise kombiniert worden sind - einem Bildverarbeitungsrechner 10 zugeführt, der sich in der Regel an einem festen Punkt im Raum befindet und mit der Detektoreinheit über einen kontaktlos arbeitenden nicht näher dargestellten Datenschleifring verbunden ist.The measurement data acquired by the detector unit 16 on the rotating gantry 1 are - after they have been combined in the manner according to the invention - fed to an image processing computer 10 which is generally located at a fixed point in space and which does not work with the detector unit via a contactless one Data slip ring shown is connected.

Fig. 2a) zeigt eine Abwicklung der Detektoreinheit 16 in vereinfachter Darstellung, d. h. mit einer verringerten Anzahl von Zeilen und Spalten von Detektorelementen, die jeweils durch ein Quadrat angedeutet sind. Die Spalten sind von der Mitte ausgehend nach außen positiv bzw. negativ numeriert. Mit 141 ist dabei die Gerade bezeichnet, die sich bei einer Projektion der Rotationsachse 14 durch die Strahlenquelle S auf die Detektoreinheit ergibt. Diese Gerade ist zugleich die Schnittgerade der Detektoreinheit 16 mit einer Ebene, die durch die Strahlenquelle und die Rotationsachse definiert ist. Man erkennt, daß die Mitte der Detektoreinheit (die durch den Außenrand der beiden mittleren Detektorelerriente in einer Detektorzeile definiert ist) gegenüber der Geraden 141 um eine Strecke versetzt ist, die einem Viertel der Breite eines Detektorelements entspricht (Quarter-Detector Shift). FIG. 2a) shows a development of the detector unit 16 in a simplified representation, that is, with a reduced number of rows and columns of detector elements, each indicated by a square. The columns are numbered positive or negative from the center outwards. 141 denotes the straight line that results when the axis of rotation 14 is projected by the radiation source S onto the detector unit. This straight line is also the intersection line of the detector unit 16 with a plane which is defined by the radiation source and the axis of rotation. It can be seen that the center of the detector unit (which is defined by the outer edge of the two middle detector elements in a detector line) is offset from the straight line 141 by a distance which corresponds to a quarter of the width of a detector element (quarter-detector shift).

Fig. 4a) zeigt die Abtastung des Radon-Raumes durch die mittlere Detektorzeile, wobei angenommen ist, daß diese Detektorzeile lediglich 20 Detektorelemente enthält und daß der Untersuchungsbereich aus 72 gleichmäßig verteilten (d. h. um 5° bezüglich der Rotationsachse gegeneinander versetzten) Strahlenquellenpositionen durchstrahlt worden ist. Jeder Punkt stellt einen Meßwert eines Detektorelements der Zeile für eine der Strahlenquellenpositionen dar. Dieser Punkt befindet sich jeweils am Fußpunkt eines Lotes vom Zentrum (0,0) des Radon-Raumes auf den Strahl dar, der die Strahlenquelle in der betreffenden Strahlenquellenposition mit dem erwähnten Detektorelement verbindet. Das Zentrum (0,0) ist dabei der Schnittpunkt der betrachteten Ebene mit der Rotationsachse. Ihm ist der betreffende Meßwert zugeordnet, der dem Linienintegral der Absorption entlang des Strahls entspricht. Je dichter die Punkte im Radon-Raum in radialer Richtung liegen, desto größer ist (bei gleichmäßiger Abtastung des Radon-Raums) die räumliche Auflösung, die mit einer Rekonstruktion erzielbar sind. FIG. 4a) shows the sampling of the Radon space by the central detector row, where it is assumed that this detector line contains only 20 detector elements, and that the examination area of 72 evenly distributed (ie, 5 ° with respect to the axis of rotation offset) radiation source positions has been irradiated against each other . Each point represents a measured value of a detector element of the line for one of the radiation source positions. This point is located in each case at the base of a solder from the center (0,0) of the radon space onto the beam that the radiation source in the radiation source position in question with the one mentioned Detector element connects. The center (0,0) is the intersection of the plane under consideration with the axis of rotation. The relevant measurement value is assigned to it, which corresponds to the line integral of the absorption along the beam. The closer the points in the radon space lie in the radial direction, the greater (with uniform scanning of the radon space) the spatial resolution that can be achieved with a reconstruction.

Erfindungsgemäß werden nun die Ausgangssignale von je zwei Detektorelementen aus derselben Zeile, aber aus benachbarten Spalten, miteinander kombiniert. Dafür gibt es zwei mögliche Kombinationen. Bei der ersten Kombination werden die Ausgangssignale jedes zweiten Detektorelements der Zeile mit den Ausgangssignalen des jeweils rechten Nachbardetektorelements kombiniert. Die zweite Kombinationsmöglichkeit besteht darin, die Ausgangssignale dieser Detektorelemente und ihrer jeweils links liegenden Nachbardetektorelemente zu kombinieren. Die resultierende Verschiebung des Detektors gegenüber der Geraden 141 beträgt 1/8 bzw 3/8, wobei zu beachten ist, daß eine 3/8- Verschiebung nach links identisch ist mit einer 5/8-Verschiebung nach rechts.According to the invention, the output signals of two detector elements from the same row but from adjacent columns are now combined with one another. There are two possible combinations for this. In the first combination, the output signals of every second detector element of the line are combined with the output signals of the neighboring detector element on the right. The second possible combination is to combine the output signals of these detector elements and their neighboring detector elements on the left. The resulting displacement of the detector with respect to the straight line 141 is 1/8 or 3/8, whereby it should be noted that a 3/8 shift to the left is identical to a 5/8 shift to the right.

Diese Kombinationsmöglichkeiten sind in den Fig. 26) und 2c) schematisch angedeutet, wobei im Vergleich zu Fig. 2a) die Detektorelemente, deren Ausgangssignale kombiniert werden, durch ein gemeinsames Rechteck symbolisiert sind. Man erkennt, daß die Rechtecke in Fig. 2b) gegenüber denen von Fig. 2c) um die Breite eines Detektorelements (in Fig. 2a)) gegeneinander versetzt sind.These possible combinations are indicated schematically in FIGS. 26) and 2c), the detector elements, the output signals of which are combined, being symbolized by a common rectangle in comparison to FIG. 2a). It can be seen that the rectangles in FIG. 2b) are offset with respect to those of FIG. 2c) by the width of a detector element (in FIG. 2a)).

Fig. 3c) zeigt den zeitlichen Ablauf während der Datenakquisition. Die erste Zeile stellt die jeweilige Strahlenquellenposition i-2, i-1, i,i+1, . . . i+6 als Funktion der Zeit dar. Die zweite Zeile gibt an, welche der beiden Kombinationsmöglichkeiten gewählt sind, wobei c1 beispielsweise für die Kombination gemäß Fig. 2b) steht und c2 für die Kombination nach Fig. 2c). Man erkennt, daß von Strahlenquellenposition zu Strahlenquellenposition zyklisch zwischen diesen beiden Kombinationen umgeschaltet wird. Fig. 3c) shows the time sequence during the data acquisition. The first line represents the respective radiation source position i-2, i-1, i, i + 1,. , , i + 6 as a function of time. The second line indicates which of the two possible combinations is selected, with c1, for example, for the combination according to FIG. 2b) and c2 for the combination according to FIG. 2c). It can be seen that there is a cyclical switch between these two combinations from radiation source position to radiation source position.

Fig. 4b) zeigt die Abtastung des Radon-Raums durch die Anordnung nach Fig. 2b). Die Zahl der Strahlenquellenpositionen (36) ist - im Vergleich zu Fig. 4a - genauso halbiert wie die Zahl der Meßwerte pro Strahlenquellenposition (10). Man erkennt, daß der Radon-Raum dabei in radialer Richtung ungleichmäßig abgetastet wird, was zu einer Verringerung des räumlichen Auflösungsvermögens führt. FIG. 4b) shows the scanning of the radon space by the arrangement according to FIG. 2b). The number of radiation source positions ( 36 ) - compared to FIG. 4a - is halved, as is the number of measured values per radiation source position ( 10 ). It can be seen that the radon space is scanned non-uniformly in the radial direction, which leads to a reduction in the spatial resolution.

Fig. 4c) zeigt das entsprechende Diagramm im Radon-Raum für die dazwischen liegenden 36 Strahlenquellenpositionen mit der Anordnung nach Fig. 2c). Fig. 4c) shows the corresponding diagram in Radon space for the intermediate 36 radiation source positions with the arrangement of Fig. 2c).

Fig. 4d) zeigt schließlich die Abtsatung des Radon-Raumes, die resultiert, wenn man gemäß Fig. 3 fortlaufend zwischen den beiden Kombinationen hin und her schaltet. Man erkennt, daß der Radon-Raum in radialer Richtung praktisch gleich gut abgetastet wird wie bei Fig. 4a), obwohl infolge der Zusammenfassung von Meßwerten nur die Hälfte der Meßwerte erzeugt wird. Fig. 4d) finally shows the extraction of the radon space, which results if one continuously switches back and forth according to FIG. 3 between the two combinations. It can be seen that the radon space is scanned practically as well in the radial direction as in FIG. 4a), although only half of the measured values are generated due to the combination of measured values.

Die Kombination von Ausgangssignalen benachbarter Detektorelemente hat, wie bereits erwähnt, denselben Effekt, als wenn entsprechend breitere Detektorelemente verwendet würden. Infolgedessen sind die Strahlen von der Strahlenquelle bis zum Detektorelement breiter, wodurch die Auflösung sich - im Vergleich zu der Detektoreinheit nach Fig. 2a - verschlechtert, da über die Fläche der Detektorelemente gemittelt wird. Hier läßt sich eine Verbesserung durch zusätzliche Entfaltungstechniken erreichen, wie sie z. B. auch bei der Korrektur von Detektor Cross-Talk verwendet werden.As already mentioned, the combination of output signals from adjacent detector elements has the same effect as if correspondingly wider detector elements were used. As a result, the rays are wider from the radiation source to the detector element, as a result of which the resolution - in comparison to the detector unit according to FIG. 2a - deteriorates because the area of the detector elements is averaged. Here, an improvement can be achieved by means of additional unfolding techniques, such as those used for. B. can also be used in the correction of detector cross-talk.

Man kann auch die Ausgangssignale von N (N < 2) benachbarten Detektorelementen miteinander kombinieren. In diesem Fall ergibt sich eine optimale Abtastung, wenn N verschiedene Kombinationen mit einer Verschiebung der aus N Detektorelementen bestehenden Gruppe um 1/4 N, 3/4 N . . . (2N-1)/4 N der Breite eines Detektorelements benutzt. In den Fig. 5a). . .5d) ist die resultierende Abrastung des Radon-Raumes für N = 3 dargestellt. Dabei ist angenommen, daß durch die Kombination der Ausgangssignale von je drei benachbarten Detektorelementen pro Strahlenquellenposition zehn Meßwerte resultieren und daß für jedes Diagramm 36 Messungen aus gleichmäßig (jeweils um 10°) versetzten Strahlenquellenpositionen erfolgen, wobei die 36 Strahlenquellenpositionen des einen Diagramms gegenüber denen des anderen um jeweils 3,33° versetzt sind.The output signals of N (N <2) adjacent detector elements can also be combined with one another. In this case there is an optimal scanning if N different combinations with a shift of the group consisting of N detector elements by 1/4 N, 3/4 N. , , (2N-1) / 4 N the width of a detector element used. In FIGS. 5a). , .5d) the resulting scanning of the radon space is shown for N = 3. It is assumed that the combination of the output signals from three adjacent detector elements per radiation source position results in ten measurement values and that for each diagram 36 measurements are made from radiation source positions which are offset equally (in each case by 10 °), the 36 radiation source positions of one diagram compared to those of the other are offset by 3.33 ° in each case.

Fig. 5a) zeigt das Diagramm für einen Detektorversatz von 1/12 Detektorbreite, Fig. 5b) für 3/12 und Fig. 5c) für 5/12 Detektorbreite. Fig. 5d) zeigt die Abtastung des Radon- Raums, wenn man von Strahlenquellenposition zu Strahlenquellenposition zyklisch zwischen diesen drei Kombinationsmöglichkeiten umschaltet. Obwohl durch die Kombination jeweils nur noch 1/3 der Meßwerte übertragen werden, ist die Abtastung des Radon-Raums in radialer Richtung gleich gut als wenn die Ausgangssignale der Detektorelemente nicht miteinander kombiniert werden würden. Fig. 5a) shows the diagram for a detector offset of 1/12 detector width, Fig. 5b) for 3/12 and FIG. 5c) for 5/12 detector width. Fig. 5d) shows the sampling of the Radon space when switching cycles of radiation source position to radiation source position between the three possible combinations. Although only 1/3 of the measured values are transmitted by the combination, the scanning of the radon space in the radial direction is as good as if the output signals of the detector elements were not combined with one another.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen wurden jeweils die Ausgangssignale von Detektorelementen aus der gleichen Zeile und zwei oder mehr benachbarten Spalten zusammengefaßt. Ebenso ergibt sich eine Verringerung der Anzahl der zu übertragenden Signale mit einer wesentlich geringeren Verschlechterung des räumlichen Auflösungsvermögens, wenn man die Ausgangssignale von Detektorelementen aus derselben Spalte, aber aus benachbarten Zeilen miteinander kombiniert. Man kann aber auch die Ausgangssignale von benachbarten Zeilen und von benachbarten Spalten miteinander kombinieren. Dies wird im folgenden anhand der Fig. 6a), 6b) und 6c) erläutert.In the exemplary embodiments explained above, the output signals of detector elements from the same row and two or more adjacent columns were combined. Likewise, there is a reduction in the number of signals to be transmitted with a significantly lower deterioration in the spatial resolution if the output signals from detector elements from the same column but from adjacent rows are combined with one another. However, the output signals from adjacent rows and from adjacent columns can also be combined with one another. This is explained below with reference to FIGS. 6a), 6b) and 6c).

Fig. 6a) zeigt wiederum die Detektoreinheit 16, wobei ein Quadrat jeweils ein Detektorelement darstellt. Faßt man die Ausgangssignale von je zwei benachbarten Zeilen und Spalten zusammen und stellt man die Fläche der auf diese Weise zusammengeschalteten Detektorelemente durch ein Quadrat dar, dann geht die Anordnung nach Fig. 6a) in Fig. 6b) über oder in die nach Fig. 6c). Die Fig. 6b) und Fig. 6c) unterscheiden sich dadurch voneinander, daß sowohl die Zeilen als auch die Spalten, deren Detektorelemente miteinander kombiniert werden, vertauscht werden. Die resultierenden Quadrate sind dabei jeweils um die Abmessungen eines Detektorelements nach Fig. 6a) in Zeilen- und in Spaltenrichtung gegeneinander verschoben. Die Zahl der zu übertragenden Meßwerte wird hierbei auf 1/4 reduziert, ohne daß das räumliche Auflösungsvermögen in gleicher Weise abnimmt. FIG. 6a) again shows the detector unit 16, wherein each square represents a detector element. If the output signals of two adjacent rows and columns are combined and the area of the detector elements interconnected in this way is represented by a square, then the arrangement according to FIG. 6a) in FIG. 6b) merges or into that according to FIG. 6c ). Fig. 6b) and Fig. 6c) differ from one another in that both the rows and the columns, the detector elements are combined with each other are swapped. The resulting squares are each offset by the dimensions of a detector element according to FIG. 6a) in the row and in the column direction. The number of measured values to be transmitted is reduced to 1/4 without the spatial resolution decreasing in the same way.

In Fig. 7 ist schematisch ein Ausschnitt 160 einer Detektoreinheit angedeutet, die eine Anzahl von matrixförmigen Detektorelementen umfaßt. Der Meßwert eines Detektorelements läßt sich auslesen, wenn die zu diesem Detektorelement gehörende horizontal verlaufende Schaltleitung aktiviert ist und wenn das Signal auf der mit diesem Detektorelement verbundenen Ausleseleitung verarbeitet wird. Um die Ausgangssignale von je zwei in horizontaler Richtung und je zwei in vertikaler Richtung zueinander benachbarten Detektorelementen zusammenfassen zu können, sind je zwei Schaltleitungen über ein elektronisches Schalterpaar S_V in einer ersten Schalterstellung mit einer Schaltleitung L_V verbindbar. Ebenso sind je zwei Ausleseleitungen über ein Schalterpaar in einem ersten Betriebsmodus mit einer gemeinsamen Ausleseleitung L_H verbindbar, wobei die Ausleseleitungen mit nicht näher dargestellten elektronischen Verarbeitungsmitteln (z. B. Ausleseverstärkern, Multiplexern usw.) verbunden sind. In einem zweiten Betriebsmodus werden die Schalter in Pfeilrichtung verstellt, so daß jeweils zwei andere benachbarte Schaltleitungen der Detektoreinheit 160 mit der gemeinsamen Schaltleitung L_V und jeweils zwei andere Auslesleitungen mit der gemeinsamen Ausleseleitung L_H verbunden werden.In Fig. 7, a cutout 160 is indicated schematically a detector unit, which comprises a number of matrix-shaped detector elements. The measured value of a detector element can be read out if the horizontal switching line belonging to this detector element is activated and if the signal is processed on the readout line connected to this detector element. In order to be able to combine the output signals of two detector elements each in the horizontal direction and two detector elements adjacent to one another in the vertical direction, two switching lines can be connected to a switching line L _V in a first switch position via an electronic switch pair S _V. Likewise, two read-out lines can be connected via a pair of switches in a first operating mode to a common read-out line L _H , the read-out lines being connected to electronic processing means (for example read-out amplifiers, multiplexers, etc.) which are not shown in any more detail. In a second operating mode, the switches are adjusted in the direction of the arrow, so that two other adjacent switch lines of the detector unit 160 are connected to the common switch line L _V and two other read lines are connected to the common read line L _H.

Claims

1. Computer tomography procedure with the steps

Generating a beam of rays passing through an examination area or an object located therein with a radiation source,
Generation of a relative movement comprising a rotation about an axis of rotation between the radiation source on the one hand and the examination area or the object on the other hand,
Acquisition of measured values for a multiplicity of radiation source positions with a detector unit coupled to the radiation source and comprising at least one row of detector elements,

characterized by the following steps:

- Combination of the signals of at least two adjacent detector elements each for a measured value
- cyclical variation of the combinations of radiation source position to radiation source position.

2. Computer tomograph for performing the method according to claim 1 with

a radiation source for generating a radiation beam passing through an examination area or an object located therein,
a drive unit for a relative movement comprising a rotation about an axis of rotation between the radiation source on the one hand and the examination area or the object on the other,
a detector unit coupled to the radiation source, which comprises at least one row of detector elements, for the acquisition of measured values for a multiplicity of radiation source positions

marked by

- A combination device for combining the signals from at least two adjacent detector elements each for a measured value
- Means for cyclically varying the combinations of radiation source position to radiation source position.

3. Computer tomograph according to claim 2, characterized in

- That the radiation source has an aperture device for masking a conical beam and
- That the detector unit comprises several rows of detector elements.

4. Computer tomograph according to claim 2, characterized in that the combination device is designed so that the Signals from detector elements from neighboring columns of the detector unit with one another be combined.

5. Computer tomograph according to claim 4, characterized in that the detector unit with respect to the radiation source and the The axis of rotation is arranged so that the projection of the axis of rotation onto the Detector unit by a quarter of the width of a detector element from the center of the Detector unit is offset.

6. Computer tomograph according to claim 2, characterized in that the combination device is designed so that the Signals from detector elements from adjacent rows of the detector unit with one another be combined.